Mezzo di filtrazione in profondità, cartuccia e protocollo per l'isolamento DF di veicoli elettrici da plasma sanguigno, urina e terreni di coltura cellulare. (a) Immagine SEM della membrana di filtrazione in profondità che ne mostra il bordo e la superficie di ingresso (Superficie 1). Un maggiore ingrandimento (riquadro) dei pori di ingresso nella Superficie 1 mostra aperture molto più grandi delle dimensioni dei veicoli elettrici. Di conseguenza, il flusso trascina le vescicole all'interno dei pori fino a quando non vengono immobilizzate all'interno della profondità del filtro. (b) Illustrazione del processo di filtrazione in profondità che mostra due popolazioni di particelle di dimensioni diverse. Le particelle più grandi vengono trattenute all'interno del volume del mezzo di filtrazione, mentre le particelle più piccole vengono eluite. (c) Cartuccia DF. A destra sono riportate le fotografie della membrana e del suo supporto (wafer poroso e griglia in acciaio inox su cui poggia). (d) Riepilogo del flusso di lavoro di filtrazione in profondità per isolare i veicoli elettrici da plasma sanguigno, urina e terreni di coltura cellulare. Credito:Journal of Extracellular Vesicles (2022). DOI:10.1002/jev2.12256
I biofisici di Skoltech, MIPT e i loro colleghi dell'azienda Prostagnost hanno creato una nuova tecnologia per isolare le vescicole extracellulari (EV) dai fluidi biologici. Lo studio delle vescicole è essenziale per la diagnosi e il trattamento di varie malattie, incluso il cancro. La nuova tecnica non solo supera i metodi conosciuti fino ad oggi in termini di purezza e resa dei veicoli elettrici, ma è anche semplice, veloce, poco costosa e può essere eseguita su hardware di laboratorio standard. La ricerca è stata pubblicata nel Journal of Extracellular Vesicles .
Le nostre cellule del corpo "comunicano" tra loro rilasciando molecole di segnalazione nel flusso sanguigno. Affinché le molecole raggiungano in sicurezza il bersaglio, sono incapsulate in minuscole vescicole di dimensioni nanometriche, veicoli elettrici, che funzionano come un sistema di rilascio. I veicoli elettrici di cellule sane e malate hanno contenuti diversi, che costituiscono la base per la diagnosi. Le vescicole secrete dalle cellule malsane contengono un'intera varietà di molecole che fungono da biomarcatori di una malattia. Lo studio dei biomarcatori aiuta sia a diagnosticare una malattia che a monitorare il trattamento analizzando i cambiamenti nel numero di veicoli elettrici che contengono i marcatori selezionati.
Tuttavia, sorge la domanda su come isolare questi minuscoli vettori. Solo i veicoli elettrici dovrebbero essere scelti tra la grande moltitudine di molecole nei fluidi biologici per identificare le molecole proteiche che contengono, che possono essere biomarcatori di una malattia o un segno di buona salute. A seconda di quali acidi nucleici, come mRNA o DNA, o proteine si trovano all'interno o sulla superficie di un veicolo elettrico, si giunge a una conclusione sulle prospettive del paziente. Pertanto, è importante che questi studi siano eseguiti in modo rapido, efficiente ea basso costo.
Vasiliy Chernyshev, autore principale e ricercatore presso il MIPT Laboratory for the Development of Innovative Drugs and Agricultural Biotechnology e Skoltech BioPhotonics Lab, afferma che "attualmente esistono diversi metodi generalmente riconosciuti per isolare le vescicole, ma sono troppo ingombranti o richiedono apparecchiature, come un'ultracentrifuga. Non tutte le cliniche possono permetterselo e inoltre questo metodo ha un'efficienza di isolamento piuttosto bassa".
Il team ha sviluppato un dispositivo di filtrazione insieme a una composizione e un design speciali della membrana e una procedura di isolamento passo dopo passo. La soluzione consente un isolamento dei veicoli elettrici veloce ed efficiente garantendo al contempo un'elevata purezza, che è molto importante sia per la diagnostica che per la ricerca sui veicoli elettrici. Il dispositivo è realizzato interamente con componenti russi a un costo minimo.
Vasiliy Chernyshev aggiunge che "nel dispositivo di isolamento EV che abbiamo sviluppato insieme all'azienda Prostagnost la separazione avviene in profondità nella membrana con uno specifico disegno dei pori. Contrariamente alla filtrazione convenzionale, catturiamo il prodotto all'interno del filtro e lo recuperiamo con il flusso inverso".
"Con questa nuova tecnica, possiamo isolare efficacemente veicoli elettrici di varie dimensioni, inclusi gli esosomi, praticamente da qualsiasi fluido biologico, come sangue, plasma e urina, e ottenere veicoli elettrici di elevata purezza privi di particelle o molecole extracellulari. Ma soprattutto, tutto ciò di cui abbiamo bisogno per il compito è una normale centrifuga da laboratorio e membrane e provette specifiche che sono accessibili a qualsiasi laboratorio clinico russo".
Sergey Leonov, capo del Laboratorio del MIPT per lo sviluppo di farmaci innovativi e biotecnologie agricole, commenta che "il nostro team si è impegnato molto nel descrivere e dimostrare la purezza degli esosomi:vescicole di membrana di dimensioni comprese tra 40 e 100 nm. Questo è altamente importante sia per la diagnostica che per la proteomica".
"C'è un grande bisogno di metodi così semplici, veloci ed efficaci per la ricerca scientifica e medica sui veicoli elettrici. Abbiamo proposto una tecnologia unica sviluppata localmente che può evolversi in una routine utile per le pratiche oncologiche convenzionali. Questa ricerca è un perfetto esempio dell'inter -collaborazioni istituzionali, industriali e internazionali che aiutano ad affrontare con successo compiti di sostituzione delle importazioni e commercializzano soluzioni russe innovative che superano ampiamente i loro analoghi internazionali". + Esplora ulteriormente
